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Conceptos Básicos de Linux

Qué es Linux

GNU/Linux es un conjunto de sistemas operativos libres multiplataforma, multiusuario y multitarea basados en Unix. El sistema es la combinación de varios proyectos, entre los cuales destacan GNU, encabezado por Richard Stallman y la Free Software Foundation junto con el núcleo o kernel «Linux», programado por Linus Torvalds.

Linux es un sistema operativo que puede incluirse desde pequeños dispositivos embebidos como open-wrt hasta grandes clusters de servidores.

Introducción a Linux: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/index.html

Fundamentos de Linux: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/

Distribuciones Linux: https://es.wikipedia.org/wiki/Distribuci%C3%B3n_Linux

Raspbian

Raspbian es una distribución del sistema operativo GNU/Linux basado en Debian, y por lo tanto libre para la SBC Raspberry Pi, orientado a la enseñanza de informática. El lanzamiento inicial fue en junio de 2012. Desde 2015, la Raspberry Pi Foundation lo ha proporcionado de forma oficial como el sistema operativo primario para la familia de placas SBC de Raspberry Pi. Hay varias versiones de Raspbian, siendo la actual Raspbian Buster.

Raspbian: https://www.raspberrypi.org/documentation/raspbian/

Uso de Raspberry Pi:  https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/

Configuración: https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/

Acceso Remoto: https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/

Fundamentos de Linux: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/

Hardware: https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/

CLI (Command Line Interface)

Lo primero es familiarizarse con la línea de comandos (también conocido como “terminal”). 

Probar lo siguiente en la línea de comandos o terminal:

  • Navegar por directorios con comandos como ls , cd y pwd
  • Crea, elimina y cambia el nombre de los directorios con los comandos mkdir, rm, mv y cp
  • Crea un archivo de texto con un editor de línea de comandos como Vi, Vim, Emacs o Nano
  • Prueba otros comandos útiles como:  chmod , chown , w , cat , more , less , tail , free , df , ps , uname y kill

Absolutamente Básico: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/sect_02_02.html

Ayuda: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/sect_02_03.html

La mejor manera de obtener ayuda con un comando es leer su “página de uso” (abreviatura de manual); escribe man <comando> en la línea de comando para acceder a la descripción detallada del comando.

Manual de uso de nano: https://www.luisllamas.es/raspberry-pi-nano/

La línea de comando: https://www.luisllamas.es/consola-de-comandos-raspberry-pi/ 

Ejercicio: ejecutar los comandos y crear un nuevo fichero info.txt que contenga un texto corto y leerlo.

Comandos Útiles

Es importante conocer y practicar con los comandos para trabajar con Raspberry Pi.

Comandos básicos: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/usage/commands.md

Editores de texto:

Comandos generales:

  • apt-get update: Actualiza tu versión de Raspbian.
  • apt-get upgrade: Actualiza todos los paquetes que tienes instalados en el sistema.
  • clear: limpia la ventana del terminal.
  • date: Muestra la fecha actual.
  • find / -name prueba.txt: Busca en todo el sistema el archivo prueba.txt y genera una lista de todos los directorios que contienen el archivo.
  • nano prueba.txt: Abre el archivo prueba.txt en “Nano”, el editor de texto de Linux.
  • poweroff: Apaga el sistema de forma inmediata.
  • raspi-config: Abre el menú de configuración.
  • reboot: Reinicia el sistema de forma inmediata.
  • shutdown -h now: Apaga el sistema de forma inmediata.
  • shutdown -h 18:34: Apaga el sistema a las 18:34.
  • startx: Abre el interfaz gráfico de usuario.

Usar apt: https://www.luisllamas.es/raspberry-pi-instalar-actualizar-programas-apt/

Apagado correcto de Raspberry Pi: https://www.luisllamas.es/como-apagar-o-reiniciar-correctamente-raspberry-pi/

Ejercicio: descargar el fichero https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/usage/commands.md y hacer varias manupulaciones.

Usuarios y Grupos

Usuarios: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/usage/users.md

Root: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/usage/root.md

Sudo: https://www.luisllamas.es/raspberry-pi-sudo/

Usuarios y contraseñas: https://www.luisllamas.es/como-gestionar-usuarios-y-contrasenas-en-raspberry-pi/

Grupos de usuarios: https://www.luisllamas.es/como-gestionar-grupos-de-usuarios-en-raspberry-pi/

Ejercicio: crear un usuario con vuestro nombre y añadir al grupo sudo

  • useradd -c “Nombre Usuario” -g grupo -d /home/usuario -s /bin/bash nombreUsuario
  • Entrar como usuario creado: su – nombreUsuario
  • whoami
  • who
  • lastlog

Sistema de Ficheros y Directorios

Estandard sistema de ficheros: https://en.wikipedia.org/wiki/Filesystem_Hierarchy_Standard

Arbol de directorios: https://www.debian.org/releases/etch/amd64/apcs02.html

Sistema de archivos: https://www.luisllamas.es/organizacion-sistema-de-archivos-en-linux/

Home en Raspberry Pi: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/filesystem/home.md

Comandos para ficheros y directorios:

  • cat prueba.txt: Muestra el contenido del archivo prueba.txt.
  • cd /abc/xyz: Cambia el directorio actual al directorio /abc/xyz.
  • cp XXX: Copia el archivo o directorio XXX y lo pega en una ubicación especificada. Un ejemplo de esta orden sería: cp fichero.txt /home/pi/fichero.txt en el directorio actual y lo pega en el directorio /home/pi/. Si el archivo no está en el directorio actual debes poner la dirección donde se encuentra.
  • ls -l: Muestra una lista con los archivos presentes en el directorio actual además de otros datos interesantes como el tamaño del archivo, la fecha de modificación y los permisos.
  • mkdir carpeta_prueba: Crea una nueva carpeta carpeta_prueba dentro de la carpeta actual.
  • mv XXX: Mueve el archivo o carpeta llamado XXX a una localización específica. Un ejemplo de esta orden sería: mv fichero.txt /home/pi que movería fichero.txt presente en la actual carpeta a la dirección /home/pi. Si el fichero que queremos mover no se encuentra en la carpeta donde nos encontramos tenemos que añadir la dirección completa del mismo. Este comando también puede ser utilizado para renombrar archivos o carpetas, lo único que debemos hacer es moverlos en el mismo directorio pero con distinto nombre, por ejemplo: mv fichero.txt prueba.txt renombraría el fichero fichero.txt como prueba.txt.
  • rm prueba.txt: Borra el fichero prueba.txt
  • rmdir carpeta_prueba: Borra la carpeta carpeta_prueba. Esta acción solo puede efectuarse si la carpeta está vacía.
  • scp user@10.0.0.32:/some/path/file.txt: Copia un archivo a través de SSH. Se puede utilizar para descargar un archivo de un ordenador remoto a nuestra Raspberry Pi. Usuario@10.0.0.32 es el nombre de usuario y la dirección es la IP local del ordenador remoto y /ruta/path/archivo.txt es la ruta y el nombre de archivo del archivo en el ordenador remoto.
  • touch: Crea un fichero nuevo vacío en el directorio actual.

Permisos en archivos y carpetas: https://www.luisllamas.es/permisos-de-ficheros-y-carpetas-en-raspberry-pi/

Seguridad de los ficheros: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/sect_03_04.html

WinSCP: https://www.luisllamas.es/winscp-transfiere-archivos-entre-windows-y-rasperry-pi/

Más información: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/chap_03.html

Configuración Redes

  • ifconfig: Sirve para comprobar el estado de la conexión inalámbrica que estamos utilizando, por ejemplo para ver si wlan0 tiene asignada o no una dirección IP.
  • iwconfig: Para comprobar a qué red estamos conectados de forma inalámbrica.
  • iwlist wlan0 scan: Muestra una lista con todas las redes inalámbricas disponibles.
  • iwlist wlan0 scan | grep ESSID: Si a la orden anterior añadimos | grep junto con el nombre de un campo, el sistema nos mostrará por pantalla tan sólo el campo que necesitamos. Utilizando la orden de ejemplo tan sólo se listará el campo ESSID.
  • nmap: Escanea tu red y lista los dispositivos conectados, el número de puerto, el protocolo, el sistema operativo, las direcciones MAC…
  • ping: Prueba la conectividad entre dos dispositivos conectados a una  misma red. Por ejemplo, ping 10.0.0.32 enviará un paquete al dispositivo con IP 10.0.0.32 y esperará una respuesta. También funciona con las direcciones de sitios web lo que nos puede ayudar a saber si tenemos conexión a la red o no utilizando, por ejemplo, ping http://www.google.es
  • wget http://www.miweb.com/prueba.txt: Descarga el archivo prueba.txt desde la página web http://www.miweb.com y lo guarda en el directorio actual.

SSH: https://www.luisllamas.es/raspberry-pi-ssh/ 

Herramienta interesante alternativa a Putty: https://mremoteng.org/download

Networking: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/chap_10.html

Comandos Sistema

  • cat /proc/meminfo: Muestra información sobre nuestro sistema de memoria.
  • cat /proc/partitions: Muestra el tamaño y el número de particiones de la tarjeta SD o del disco duro.
  • cat /proc/version: Nos muestra la versión de la Raspberry Pi que estamos utilizando.
  • df -h: Muestra el espacio disponible en el disco.
  • df /: Muestra cuánto espacio libre en disco hay disponible.
  • dpkg –get-selections | grep XXX: Muestra todos los paquetes instalados relacionados con XXX.
  • dpkg –get-selections: Da información sobre todos los paquetes instalados.
  • free: Muestra la cantidad de memoria libre de la que dispone el sistema.
  • hostname -I: Muestra la dirección IP de nuestra Raspberry Pi.
  • top: Muestra los recursos del sistema
  • lsusb: Nos ofrece información sobre todos los dispositivos USB conectados a nuestra Raspberry Pi.
  • UP key: Al pulsar la tecla UP se introduce el último comando ingresado en el símbolo del sistema. Esta es una manera rápida de corregir los comandos que se hicieron en error.
  • vcgencmd measure_temp: Muestra la temperatura de la CPU.
  • vcgencmd get_mem arm && vcgencmd get_mem gpu: Muestra la memoria dividida entre la CPU y la GPU.

Seguir con más comandos: https://www.luisllamas.es/listado-comandos-linux-utiles/

Gestión de procesos: https://www.luisllamas.es/como-gestionar-procesos-en-raspberry-pi/

Systemd: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/usage/systemd.md

Todo sobre procesos: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/chap_04.html

Más información:

Kernel

Kernel es un software que constituye la parte más importante del sistema operativo. Es el principal responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema.

Las principales funciones del Kernel son las siguientes:

  • Administra la memoria RAM, para que todos los programas y procesos en ejecución puedan funcionar.
  • Administra el tiempo del procesador, que se utiliza al ejecutar procesos.
  • Administra el acceso y uso de los diferentes periféricos conectados a la computadora.

Kernel Raspberry Pi: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/kernel/README.md

Actualizar Kernel: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/kernel/updating.md

Bash Básico

Una Shell de Unix o también shell, es el término usado en informática para referirse a un intérprete de comandos, el cual consiste en la interfaz de usuario tradicional de los sistemas operativos basados en Unix y similares, como GNU/Linux.

GNU Bash o simplemente Bash (Bourne-again shell) es un lenguaje de comandos y shell de Unix escrito por Brian Fox para el Proyecto GNU. GNU Bash es el CLI implementado de forma mayoritaria en las distribuciones de Linux. Ejemplos de distribuciones que emplean Bash como CLI por defecto son Debian, openSUSE, Ubuntu, Fedora, Slackware, Mandriva.

Bash es el CLI incluido por defecto en Raspberry Pi.

Lanzado por primera vez en 1989, se ha utilizado ampliamente como el shell de inicio de sesión predeterminado para la mayoría de las distribuciones de Linux y MacOS Mojave de Apple y versiones anteriores.

Bash es un procesador de comandos que generalmente se ejecuta en una ventana de texto donde el usuario escribe comandos que causan acciones. Bash también puede leer y ejecutar comandos desde un archivo, llamado script de shell.

Autocompletado con Tabulación

Uno de los grandes “trucos” a la hora de emplear Bash y que nos ahorrará una enorme cantidad de tiempo es la función de autocompletado con la tecla tabulación.

Si en cualquier momento mientras escribimos un comando, un nombre de archivo, o algunos argumentos, pulsamos la tecla tabulación Bash sugiere la opción que empieza por lo que hemos escrito. En caso de haber más de una ocurrencia, se recorren cíclicamente las opciones disponibles.

Si existen muchas ocurrencias, al pulsar tabulación no aparecerá nada. Al pulsarla una segunda vez nos mostrará un listado con los comandos disponibles. Podemos añadir algunas letras más y pulsar tabulación para terminar el comando.

Historial de Comandos

Otra función que nos ahorrará mucho tiempo y que es una de las mejoras que introdujo Bash respecto a su antecesor SH, es el histórico de comandos.

En cualquier momento podemos recuperar un comando escrito con anterioridad pulsando la tecla “arriba” del teclado de flechas. Pulsar sucesivamente nos irá trayendo el comando anterior, hasta el inicio de la sesión del terminal. Si nos hemos pasado, podemos pulsar la tecla “abajo” para pasar al comando posterior.

Si ejecutamos el comando history aparecerán los últimos comandos ejecutados en terminal

Más Información:

Scripting:

Hello Word Bash: https://www.circuitbasics.com/how-to-write-and-run-a-shell-script-on-the-raspberry-pi/

Shell scripts utilizados: https://elpuig.xeill.net/Members/rborrell/articles/los-archivos-bashrc-bash_profile-etc-bashrc-etc-profile-los-archivos-bashrc-bash_profile-etc-bashrc-etc-profile-cual-utilizar

Ejemplo de bashrc: http://raspberrypimaker.com/my-bashrc-file-and-what-it-does/

Práctica: Hello word  de bash http://tldp.org/HOWTO/Bash-Prog-Intro-HOWTO-5.html

Crear alias:

Redirecciones: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/sect_05_01.html

Filtros: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/sect_05_03.html

Enviroment y Bash: http://www.tldp.org/LDP/intro-linux/html/sect_07_02.html

Más información: https://www.luisllamas.es/bash-cli-raspberry-pi/

Programar Bash:

Automatizar Procesos

Automatizar Raspberry Pi con cron:

Ejecutar un proceso en el aranque: https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/usage/rc-local.md

Log errores cron: https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/3741/where-do-cron-error-message-go

OJO crontab es con crontab -e y no editando /etc/crontab!!!!

Troubleshooting crontab: https://garyhall.org.uk/troubleshooting-cron-raspberry-pi.html

Monitorizar Linux

Monitorizar Linux:

Linux Cheat Sheets

Guia de uso de linux (buenas cheatsheet):

Cheat sheet completa: https://www.linuxtrainingacademy.com/linux-commands-cheat-sheet/

Cheat Sheets:

Instalar Webmin

Webmin es una herramienta de configuración de sistemas accesible vía web para sistemas Unix, como GNU/Linux y OpenSolaris. Con él se pueden configurar aspectos internos de muchos sistemas operativos, como usuarios, cuotas de espacio, servicios, archivos de configuración, apagado del equipo, etcétera, así como modificar y controlar muchas aplicaciones libres, como el servidor web Apache, PHP, MySQL, DNS, Samba, DHCP, entre otros.

Web: http://www.webmin.com/

Instalación:

Es posible que haya que instalar algunas dependencias con:

  • sudo apt-get install perl libnet-ssleay-perl openssl libauthen-pam-perl libpam-runtime libio-pty-perl apt-show-versions python

Para comprobar que se ha instalado acceder desde un navegador a https://ip_address:10000

Más información:

Usando repositorio apt-get: http://www.ubuntufacil.com/2015/03/script-para-instalar-webmin-en-ubuntu-raspberry-pi-debian/

Para Saber más Linux

Libros:

Instalación Software Raspberry Pi

Instalar servidor LAMP

El acrónimo LAMP está compuesto por las iniciales de sus cuatro componentes: Linux, Apache, MySQL y PHP. Estos forman la infraestructura en el servidor, que hace posible la creación y el alojamiento de páginas web dinámicas. Los componentes individuales se acumulan unos sobre otros, por lo que esta plataforma también recibe el nombre de LAMP stack (del inglés “apilar”).

Su funcionamiento es muy simple. Linux sirve como sistema operativo base para ejecutar el servidor web Apache. Este último no puede interpretar contenidos dinámicos, pero es aquí donde PHP entra a ejercer sus funciones de programación del lado del servidor. El proceso funciona entonces de la siguiente manera: Apache le envía un código fuente al intérprete PHP, incluyendo la información correspondiente sobre las acciones del visitante de la web, y permite el acceso a la base de datos MySQL. El resultado es devuelto a Apache y este se muestra finalmente en el navegador web del visitante.

El lenguaje de programación PHP es uno de los más extendidos para el desarrollo de páginas web. La ventaja de utilizar PHP para el desarrollo de páginas web es que nos permite crear páginas web dinámicas, es decir, que se generan cuando un usuario visita la página.

MySQL es un sistema de gestión de bases de datos relacional desarrollado bajo licencia dual: Licencia pública general/Licencia comercial por Oracle Corporation y está considerada como la base datos de código abierto más popular del mundo, y una de las más populares en general junto a Oracle y Microsoft SQL Server, sobre todo para entornos de desarrollo web.

La alternativa libre es mariaDB: https://mariadb.org/ 

Este proyecto monta un pequeño servidor web Apache con lo que podrías por ejemplo alojar tu propia página web entre otras cosas. Además, si despliegas alrededor de tu casa, por ejemplo, varios sensores y actuadores (temperatura, humedad, luces, etc…) comandados por Arduino, podrías utilizar la Raspberry Pi 3como centro de envío y recepción de datos a través de su red. Y por supuesto utilizar la página Web para mostrar y controlar los datos a través de Internet.

Instrucciones para su instalación:

#Update system

  • sudo apt-get update
  • sudo apt-get upgrade

#Install Apache2

  • sudo apt-get install apache2

Comprobar que accedemos entrando a la IP de la Raspberry Pi desde un navegador

La página web por defecto está en /var/www/html

Crear un fichero prueba.html en el directorio /var/www/html que contenga el texto: “HOLA MUNDO”

Para comprobar que funciona entrar desde un navegador a la dirección: http://ip_raspberry/prueba.html y ver que aparece el texto “HOLA MUNDO”

También podemos comprobar que funciona conectando un Arduino a la red de la Raspberry Pi y cargar este sketch: https://github.com/jecrespo/Curso-IoT-Open-Source/blob/master/Conecta_Raspberry/Conecta_Raspberry.ino 

#Install PHP

  • sudo apt-get install php libapache2-mod-php

La versión que se instala es la 7.

Para comprobar el funcionamiento crear un fichero llamado info.php y en su interior el código: <?php phpinfo(); ?>

Luego en un navegador ir a http://IP-raspberry/info.php

#Install MariaDB

  • sudo apt-get install mariadb-server mariadb-client php-mysql
  • sudo mysql_secure_installation
  • sudo service apache2 restart

Durante el proceso de instalación se pedirá el password de root de MySQL, poner el mismo que tiene el usuario pi de la Raspberry Pi y poner a Yes todas las opciones de mysql_secure_installation 

Estos comando instalan una BBDD MariaDB

Para comprobar que todo funciona ejecutar sudo mysql -u root -p y poner la contraseña, saldrá:

Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MariaDB connection id is 61
Server version: 10.1.23-MariaDB-9+deb9u1 Raspbian 9.0
Copyright (c) 2000, 2017, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
Type ‘help;’ or ‘\h’ for help. Type ‘\c’ to clear the current input statement.

#Install MySQL

En caso de quere instalar MySQL en lugar de MariaDB usar estos comandos:

Más información:

#Install PhpMyAdmin

  • sudo apt-get install phpmyadmin

Durante el proceso pide la contraseña del usuario phpmyadmin de MySQL y el servidor a instalar el apache y poner yes en dbconfig-common

En caso que no hayamos configurado el servidor web correctamente o queramos hacer una configuración de phpmyadmin después de la instalación, usar el comando: sudo dpkg-reconfigure -plow phpmyadmin

phpMyAdmin es una herramienta escrita en PHP con la intención de manejar la administración de MySQL a través de páginas web, utilizando Internet. Actualmente puede crear y eliminar Bases de Datos, crear, eliminar y alterar tablas, borrar, editar y añadir campos, ejecutar cualquier sentencia SQL, administrar claves en campos, administrar privilegios, exportar datos en varios formatos y está disponible en 72 idiomas. Se encuentra disponible bajo la licencia GPL Versión 2.

Para probar que funciona ver en un navegador: http://IP-raspberry/phpmyadmin con el usuario phpmyadmin y la contraseña usada.

El usuario phpmyadmin no tiene privilegios. Para crear un usuario “pi” con privilegios ejecutar:

  • sudo mysql -u root -p
  • CREATE USER ‘pi’@’localhost’ IDENTIFIED BY ‘tu_contrasena‘;
  • CREATE USER ‘pi’@’%’ IDENTIFIED BY ‘tu_contrasena‘;
  • GRANT ALL PRIVILEGES ON * . * TO ‘pi’@’localhost’; (Para acceso local)
  • GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO ‘pi’@’%’;  (Para acceso remoto)
  • GRANT GRANT OPTION ON *.* TO ‘pi’@’localhost’; (Privilegios para dar permisos a otros usuarios)
  • FLUSH PRIVILEGES;

Para conectarnos desde otro servidor: mysql -h ip_raspberry -u root -p

#Install servidor ftp (VSFTPD)

  • sudo apt-get install vsftpd

Una vez instalado, configurar con: sudo nano /etc/vsftpd.conf 

Comentar estas dos opciones:

#local_enable=YES
#ssl_enable=NO

Y añadir al final del fichero:

# CUSTOM
ssl_enable=YES
local_enable=YES
chroot_local_user=YES
local_root=/var/www
user_sub_token=pi
write_enable=YES
local_umask=002
allow_writeable_chroot=YES
ftpd_banner=Welcome to my Raspberry Pi FTP service.

También necesitamos añadir el usuario pi al grupo www-data, dar la propiedad de la carpeta /var/www al usuario y al grupo www-data, cambiar la carpeta de inicio del usuario pi a la misma, y aflojar algunos permisos en la carpeta /var/www:

  • sudo usermod -a -G www-data pi
  • sudo usermod -m -d /var/www pi
  • sudo chown -R www-data:www-data /var/www
  • sudo chmod -R 775 /var/www

Y reiniciar el servicio: sudo service vsftpd restart 

Para comprobar que funciona usar un cliente ftp con https://filezilla-project.org/ y hacer una conexión con la siguiente configuración:

  • Host – 192.xxx.x.xxx (IP address)
  • Port – 21
  • Protocol – FTP (File Transfer Protocol)
  • Encryption – Use explicit FTP over TLS if available
  • Logon Type – Normal (username & password)
  • Username – pi
  • Password – [enter password]

Más información: 

Y si quisieramos instalar un wordpress: https://www.raspberrypi.org/learning/lamp-web-server-with-wordpress/

Con esto ya tenemos listo un servidor para recibir conexiones de arduino y guardar datos y mostrarlos

Recordar cada vez que se haga una modificación grande en Raspberry Pi hacer una copia de seguridad de la tarjeta SD con Win32DiskImager.

Descarga https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/

Escribir el nombre de la imagen en la ruta donde los guardemos.

Y luego pulsar read. Una vez hecho esto, esperar a que el proceso finalice.

Probar LAMP con Arduino

Para probar el servidor LAMP que acabamos de instalar en nuestra Raspberry Pi vamos a usar Arduino y mandar datos de luminosidad de la sala usando un LDR.

Una fotorresistencia o LDR (por sus siglas en inglés “light-dependent resistor”) es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz.

Se trata de un sensor que actúa como una resistencia variable en función de la luz que capta. A mayor intensidad de luz, menor resistencia: el sensor ofrece una resistencia de 1M ohm en la oscuridad, alrededor de 10k ohm en exposición de luz ambiente, hasta menos de 1k ohm expuesto a la luz del sol. Aunque estos valores pueden depender del modelo de LDR.

El LDR actúa como una resistencia variable. Para conocer la cantidad de luz que el sensor capta en cierto ambiente, necesitamos medir la tensión de salida del mismo. Para ello utilizaremos un divisor de tensión, colocando el punto de lectura para Vout entre ambas resistencias. De esta forma:

Dónde Vout es el voltaje leído por el PIN analógico del Arduino y será convertido a un valor digital, Vin es el voltaje de entrada (5v), R2 será el valor de la resistencia fija colocada (10k ohm generalmente) y R1 es el valor resistivo del sensor LDR. A medida que el valor del sensor LDR varía, obtendremos una fracción mayor o menor del voltaje de entrada Vin.

Instalación:

Más información https://www.luisllamas.es/medir-nivel-luz-con-arduino-y-fotoresistencia-ldr/ 

Crear una base de datos llamada “DatosArduino” con una tabla llamada “luminosidad” que tenga 4 campos: “id” auto incremental y sea el campo clave, “fecha” de  tipo timestamp y que se actualice al actualizar, un campo “arduino” de tipo entero y un campo “IntensidadLuminosa” que sea de tipo entero.

O con la query:

CREATE TABLE `luminosidad` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `fecha` timestamp NOT NULL DEFAULT current_timestamp() ON UPDATE current_timestamp(),
  `arduino` int(11) NOT NULL,
  `IntensidadLuminosa` int(11) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
ALTER TABLE `luminosidad`
  ADD PRIMARY KEY (`id`);
ALTER TABLE `luminosidad`
  MODIFY `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, AUTO_INCREMENT=4;

Para insertar un dato:

INSERT INTO `luminosidad` (`arduino`, `IntensidadLuminosa`) VALUES (’22’, ’22’);

Subir por FTP seguro los ficheros Graba_GET.php y Graba_POST.php a Raspberry Pi al directorio /var/www/html o crearlos con el comando nano:

Se puede probar que funciona ejecutando desde el navegador: http://127.0.0.1/Graba_GET.php?arduino=2&IntensidadLuminosa=89 

Ejecutar en Arduino estos sketches para GET o POST para mandar cada 5 segundos el dato de luminosidad:

Ver en la web de phpmyadmin los datos que se están subiendo y descargar en formato csv los datos guardados en unos minutos.

NOTA: Para ver los errores de PHP activar en /etc/php/7.0/apache2/php.ini la línea:

  • Development Value: E_ALL

Instalar Webmin

Webmin es una herramienta de configuración de sistemas accesible vía web para sistemas Unix, como GNU/Linux y OpenSolaris. Con él se pueden configurar aspectos internos de muchos sistemas operativos, como usuarios, cuotas de espacio, servicios, archivos de configuración, apagado del equipo, etcétera, así como modificar y controlar muchas aplicaciones libres, como el servidor web Apache, PHP, MySQL, DNS, Samba, DHCP, entre otros.

Web: http://www.webmin.com/

Instalación:

Para comprobar que se ha instalado acceder desde un navegador a https://ip_address:10000 con usuario pi y la contraseña

Más información:

Manejar GPIO Raspberry Pi

Blink Led

Antes de empezar recordar comprobar la posición de los pines porque en caso de error podemos dañar la Raspberry Pi ya que los GPIO no tienen ninguna protección.

  • Cuando conectes cables a los GPIO procura no equivocarte y fíjate bien.
  • Usa cables con recubrimiento del tipo Dupont Macho-hembra por ejemplo, y no acerques cables sin proteger a tus GPIO (Y mucho menos un destornillador) porque puedes hacer un corto con facilidad.

  • Una vez que conectes un cable hembra protegido, vuelve a mirar y asegúrate de que lo has conectado al pin que querías y no al de al lado.
  • Especial cuidado con los pines que uses para sacar 3V o 5V de tu Raspi. No dejes el otro extremo al aire: Asegúrate de conectarlo a algún sitio.
  • NO CONECTES NADA DE 5V si no estás seguro. Tu Raspberry funciona a 3.3V y meterle 5V en un pin puede suponer quemar el procesador central. 

Instalar las librerías para el uso de los pines GPIO desde Python, asegurandonos de tener actualizado Raspbian:

  • sudo apt-get update
  • sudo apt-get upgrade
  • sudo apt-get install python-dev
  • sudo apt-get install pyton-rpi.gpio

Tened en cuenta que en esta ocasión vamos a alimentar el LED con 3.3V (Que es lo que proporciona un pin de la Raspi) y que la intensidad que obtendremos será: 3.3 / 1K Ω = 3 mA, que no es mucho para iluminar un LED pero suficiente.

Esquema de GPIO:

Conectamos GND al pin 6 de la Raspberry y vamos a usar el pin 12 (GPIO 18) como control del encendido mediante una resistencia intermedia. El esquema de conexión es:

Abrir el IDLE de Python 3 para empezar nuestro programa:

Y copiar código:

import RPi.GPIO as gpio

import time

gpio.setmode(gpio.BOARD)
gpio.setup(12, gpio.OUT)

for  x in range ( 0, 10):
    gpio.output(12, True)
    time.sleep(0.5)
    gpio.output(12, False)
    time.sleep(0.5)

print “Ejecución finalizada”

Guardar el fichero con el nombre blink.py en /home/pi y ejecutarlo pulsando F5

Más información:

Instalación Software Raspberry Pi

Instalar servidor LAMP

El acrónimo LAMP está compuesto por las iniciales de sus cuatro componentes: Linux, Apache, MySQL y PHP. Estos forman la infraestructura en el servidor, que hace posible la creación y el alojamiento de páginas web dinámicas. Los componentes individuales se acumulan unos sobre otros, por lo que esta plataforma también recibe el nombre de LAMP stack (del inglés “apilar”).

Su funcionamiento es muy simple. Linux sirve como sistema operativo base para ejecutar el servidor web Apache. Este último no puede interpretar contenidos dinámicos, pero es aquí donde PHP entra a ejercer sus funciones de programación del lado del servidor. El proceso funciona entonces de la siguiente manera: Apache le envía un código fuente al intérprete PHP, incluyendo la información correspondiente sobre las acciones del visitante de la web, y permite el acceso a la base de datos MySQL. El resultado es devuelto a Apache y este se muestra finalmente en el navegador web del visitante.

El lenguaje de programación PHP es uno de los más extendidos para el desarrollo de páginas web. La ventaja de utilizar PHP para el desarrollo de páginas web es que nos permite crear páginas web dinámicas, es decir, que se generan cuando un usuario visita la página.

MySQL es un sistema de gestión de bases de datos relacional desarrollado bajo licencia dual: Licencia pública general/Licencia comercial por Oracle Corporation y está considerada como la base datos de código abierto más popular del mundo, y una de las más populares en general junto a Oracle y Microsoft SQL Server, sobre todo para entornos de desarrollo web.

La alternativa libre es mariaDB: https://mariadb.org/

Este proyecto monta un pequeño servidor web Apache con lo que podrías por ejemplo alojar tu propia página web entre otras cosas. Además, si despliegas alrededor de tu casa, por ejemplo, varios sensores y actuadores (temperatura, humedad, luces, etc…) comandados por Arduino, podrías utilizar la Raspberry Pi 3como centro de envío y recepción de datos a través de su red. Y por supuesto utilizar la página Web para mostrar y controlar los datos a través de Internet.

Instrucciones para su instalación:

#Update system

  • sudo apt-get update
  • sudo apt-get upgrade

#Install Apache2

  • sudo apt-get install apache2

Comprobar que accedemos entrando a la IP de la Raspberry Pi desde un navegador

La página web por defecto está en /var/www/html

Crear un fichero prueba.html en el directorio /var/www/html que contenga el texto: “HOLA MUNDO”

Para comprobar que funciona entrar desde un navegador a la dirección: http://ip_raspberry/prueba.html y ver que aparece el texto “HOLA MUNDO”

También podemos comprobar que funciona conectando un Arduino a la red de la Raspberry Pi y cargar este sketch: https://github.com/jecrespo/Curso-IoT-Open-Source/blob/master/Conecta_Raspberry/Conecta_Raspberry.ino

#Install PHP

  • sudo apt-get install php libapache2-mod-php

La versión que se instala es la 7.

Para comprobar el funcionamiento crear un fichero llamado info.php y en su interior el código: <?php phpinfo(); ?>

Luego en un navegador ir a http://IP-raspberry/info.php

#Install MySQL

  • sudo apt-get install mysql-server php-mysql
  • sudo mysql_secure_installation
  • sudo service apache2 restart

Durante el proceso de instalación se pedirá el password de root de MySQL, poner el mismo que tiene el usuario pi de la Raspberry Pi y poner a Yes todas las opciones de mysql_secure_installation

Estos comando instalan una BBDD MariaDB

Para comprobar que todo funciona ejecutar sudo mysql -u root -p y poner la contraseña, saldrá:

Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MariaDB connection id is 61
Server version: 10.1.23-MariaDB-9+deb9u1 Raspbian 9.0
Copyright (c) 2000, 2017, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
Type ‘help;’ or ‘\h’ for help. Type ‘\c’ to clear the current input statement.

#Install PhpMyAdmin

  • sudo apt-get install phpmyadmin

Durante el proceso pide la contraseña del usuario phpmyadmin de MySQL y el servidor a instalar el apache y poner yes en dbconfig-common

phpMyAdmin es una herramienta escrita en PHP con la intención de manejar la administración de MySQL a través de páginas web, utilizando Internet. Actualmente puede crear y eliminar Bases de Datos, crear, eliminar y alterar tablas, borrar, editar y añadir campos, ejecutar cualquier sentencia SQL, administrar claves en campos, administrar privilegios, exportar datos en varios formatos y está disponible en 72 idiomas. Se encuentra disponible bajo la licencia GPL Versión 2.

Para probar que funciona ver en un navegador: http://IP-raspberry/phpmyadmin con el usuario phpmyadmin y la contraseña usada.

El usuario phpmyadmin no tiene privilegios. Para crear un usuario “pi” con privilegios ejecutar:

  • sudo mysql -u root -p
  • CREATE USER ‘pi’@’localhost’ IDENTIFIED BY ‘tu_contrasena‘;
  • GRANT ALL PRIVILEGES ON * . * TO ‘pi’@’localhost’;
  • FLUSH PRIVILEGES;

#Install servidor ftp (VSFTPD)

  • sudo apt-get install vsftpd

Una vez instalado, configurar con: sudo nano /etc/vsftpd.conf

Comentar estas dos opciones:

#local_enable=YES
#ssl_enable=NO

Y añadir al final del fichero:

# CUSTOM
ssl_enable=YES
local_enable=YES
chroot_local_user=YES
local_root=/var/www
user_sub_token=pi
write_enable=YES
local_umask=002
allow_writeable_chroot=YES
ftpd_banner=Welcome to my Raspberry Pi FTP service.

También necesitamos añadir el usuario pi al grupo www-data, dar la propiedad de la carpeta /var/www al usuario y al grupo www-data, cambiar la carpeta de inicio del usuario pi a la misma, y aflojar algunos permisos en la carpeta /var/www:

  • sudo usermod -a -G www-data pi
  • sudo usermod -m -d /var/www pi
  • sudo chown -R www-data:www-data /var/www
  • sudo chmod -R 775 /var/www

Y reiniciar el servicio: sudo service vsftpd restart

Para comprobar que funciona usar un cliente ftp con https://filezilla-project.org/ y hacer una conexión con la siguiente configuración:

  • Host – 192.xxx.x.xxx (IP address)
  • Port – 21
  • Protocol – FTP (File Transfer Protocol)
  • Encryption – Use explicit FTP over TLS if available
  • Logon Type – Normal (username & password)
  • Username – pi
  • Password – [enter password]

Más información:

Y si quisieramos instalar un wordpress: https://www.raspberrypi.org/learning/lamp-web-server-with-wordpress/

Con esto ya tenemos listo un servidor para recibir conexiones de arduino y guardar datos y mostrarlos

Recordar cada vez que se haga una modificación grande en Raspberry Pi hacer una copia de seguridad de la tarjeta SD con Win32DiskImager.

Descarga https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/

Escribir el nombre de la imagen en la ruta donde los guardemos.

Y luego pulsar read. Una vez hecho esto, esperar a que el proceso finalice.

Probar LAMP con Arduino

Para probar el servidor LAMP que acabamos de instalar en nuestra Raspberry Pi vamos a usar Arduino y mandar datos de luminosidad de la sala usando un LDR.

Una fotorresistencia o LDR (por sus siglas en inglés “light-dependent resistor”) es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz.

Se trata de un sensor que actúa como una resistencia variable en función de la luz que capta. A mayor intensidad de luz, menor resistencia: el sensor ofrece una resistencia de 1M ohm en la oscuridad, alrededor de 10k ohm en exposición de luz ambiente, hasta menos de 1k ohm expuesto a la luz del sol. Aunque estos valores pueden depender del modelo de LDR.

El LDR actúa como una resistencia variable. Para conocer la cantidad de luz que el sensor capta en cierto ambiente, necesitamos medir la tensión de salida del mismo. Para ello utilizaremos un divisor de tensión, colocando el punto de lectura para Vout entre ambas resistencias. De esta forma:

Dónde Vout es el voltaje leído por el PIN analógico del Arduino y será convertido a un valor digital, Vin es el voltaje de entrada (5v), R2 será el valor de la resistencia fija colocada (10k ohm generalmente) y R1 es el valor resistivo del sensor LDR. A medida que el valor del sensor LDR varía, obtendremos una fracción mayor o menor del voltaje de entrada Vin.

Instalación:

Más información https://www.luisllamas.es/medir-nivel-luz-con-arduino-y-fotoresistencia-ldr/

Crear una base de datos llamada “DatosArduino” con una tabla llamada “luminosidad” que tenga 4 campos: “id” auto incremental y sea el campo clave, “fecha” de  tipo timestamp y que se actualice al actualizar, un campo “arduino” de tipo entero y un campo “IntensidadLuminosa” que sea de tipo entero.

O con la query:

 

CREATE TABLE `luminosidad` (
 `id` int(11) NOT NULL,
 `fecha` timestamp NOT NULL DEFAULT '0000-00-00 00:00:00' ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
 `arduino` int(11) NOT NULL,
 `IntensidadLuminosa` int(11) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

ALTER TABLE `luminosidad`
 ADD PRIMARY KEY (`id`);

ALTER TABLE `luminosidad`
 MODIFY `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT;

Subir por FTP seguro los ficheros Graba_GET.php y Graba_POST.php a Raspberry Pi al directorio /var/www/html

Ejecutar en Arduino estos sketches para GET o POST para mandar cada 5 segundos el dato de luminosidad:

Ver en la web de phpmyadmin los datos que se están subiendo y descargar en formato csv los datos guardados en unos minutos.

NOTA: Para ver los errores de PHP activar en /etc/php/7.0/apache2/php.ini la línea:

  • Development Value: E_ALL

Instalar Webmin

Webmin es una herramienta de configuración de sistemas accesible vía web para sistemas Unix, como GNU/Linux y OpenSolaris. Con él se pueden configurar aspectos internos de muchos sistemas operativos, como usuarios, cuotas de espacio, servicios, archivos de configuración, apagado del equipo, etcétera, así como modificar y controlar muchas aplicaciones libres, como el servidor web Apache, PHP, MySQL, DNS, Samba, DHCP, entre otros.

Web: http://www.webmin.com/

Instalación:

Es posible que haya que instalar algunas dependencias con:

  • sudo apt-get install perl libnet-ssleay-perl openssl libauthen-pam-perl libpam-runtime libio-pty-perl apt-show-versions python

Para comprobar que se ha instalado acceder desde un navegador a https://ip_address:10000

Más información:

Instalar Mosquitto en Raspberry Pi

Mosquitto está disponible en el repositorio principal de Raspberry Pi. También hay repositorios Debian proporcionados por el proyecto mosquitto, tal y como se describe en  https://mosquitto.org/blog/2013/01/mosquitto-debian-repository/

Lo primero es descargar la signing key o clave de firma utilizando el comando wget. Este comando descarga el fichero indicado como parámetro en el directorio en el que te encuentras.

Añadimos la clave para a una lista para autenticar el paquete que vamos a descargar más tarde.

  • sudo apt-key add mosquitto-repo.gpg.key

Después descargamos la lista de repositorios de Mosquitto con wget en la carpeta adecuada.

Actualizamos la lista de paquetes disponibles y sus versiones

  • sudo apt-get update

Y finalmente instalamos Mosquitto y los clientes

  • sudo apt-get install mosquitto
  • sudo apt-get install mosquitto-clients

Si va a utilizar MQTTT en un proyecto de Python, tendrá que instalar paho-mqtt, que reemplaza al antiguo módulo de Mosquitto Python. Si python-pip no está instalado tendrá que instalarlo primero:

  • sudo apt-get install python-pip
  • sudo pip install paho-mqtt

Más información:

Configurar mosquito

La configuración de mosquitto está el fichero /etc/mosquitto/mosquitto.conf. Recordar hacer copia del fichero antes de hacer alguna modificación

Para añadir todos los mensajes de log en el fichero de log añadir las líneas:

# Save all log in file
log_dest file /var/log/mosquitto/mosquitto.log
log_type all
log_timestamp true

Para más información sobre las opciones del fichero mosquitto.conf ver /usr/share/doc/mosquitto/examples/mosquitto.conf

Para reiniciar el servicio de mosquito usar:

  • sudo systemctl restart mosquitto

En Linux puede recargar los archivos de configuración sin reiniciar el broker enviando la señal HUP de la siguiente manera:

  • kill -HUP PID # where PID is the process ID

Más información:

Comprobar Funcionamiento de Mosquitto

El último paso es probar nuestra instalación. Vamos a usar dos terminales. Uno se suscribirá al tema “test-mosquitto”, y el otro publicará un mensaje sobre este tema. La prueba tendrá éxito si el mensaje enviado por el editor se registra en el terminal de abonado.

Abrir un terminal en el ordenador con PuTTY y para suscribirse al topic “test-mosquitto” poner el comando:

  • mosquitto_sub -d -t ‘test-mosquitto’ (d = debug mode, t = topic)

Las opciones del comando mosquitto_sub son: https://mosquitto.org/man/mosquitto_sub-1.html

Si quisiéramos conectarnos a otro mosquitto y no el de nuestra raspberry usar:

  • mosquitto_sub -d -h IP_BROKER -t ‘test-mosquitto’ (d = debug mode, t = topic, h = host)

Abrir otro terminal y para publicar en el topic “test-mosquitto” poner el comando:

  • mosquitto_pub -d -t ‘test-mosquitto’ -m ‘This is a test message’

Y recibiremos el mensaje en la consola donde nos hemos suscrito:

Probar a suscribirse o publicar a otros mosquitto. También puedes hacerlo instalando el cliente MQTT.fx de: https://mqttfx.jensd.de/

Más información:

Securizar Mosquitto

Tenemos un servidor Mosquitto instalado y funcionando, pero cualquiera que pueda acceder al puerto 1883 de nuestra Raspberry Pi o servidor podrá publicar y suscribirse a topics y además los mensajes no están cifrados.

El objetivo es configurar un broker MQTT con autentificación para securizar un poco el acceso al mismo de forma que podamos exponerlo en un servidor público y aún así tengamos zonas privadas.

Vamos a configurar Mosquitto para que use contraseñas. Mosquitto incluye una utilidad para generar un archivo de contraseña especial llamado mosquitto_passwd. Este comando le pedirá que introduzca una contraseña para el nombre de usuario especificado y coloque los resultados en /etc/mosquitto/passwd. Ejecutar este comando y poner la contraseña.

  • sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd curso_iot

Ahora abriremos un nuevo archivo de configuración para Mosquitto y le diremos que use este archivo de contraseñas para requerir inicios de sesión para todas las conexiones:

  • sudo nano /etc/mosquitto/conf.d/default.conf

Y escribir en el fichero:

password_file /etc/mosquitto/passwd
allow_anonymous false

allow_anonymous false deshabilitará todas las conexiones no autenticadas, y la línea del archivo password_file le indica a Mosquitto dónde buscar información de usuario y contraseña.

Una vez modificado el fichero reiniciar mosquitto:

  • sudo systemctl restart mosquitto

En el directorio /etc/mosquitto/conf.d se guardan los ficheros de configuración adicionales.

Para publicar y suscribirse con usuario y contraseña usar:

  • mosquitto_pub -d -t “test” -m “hola_mundo” -u “curso_iot” -P “password”
  • mosquitto_sub -d -t “test” -u “curso_iot” -P “password”

Desafortunadamente, estamos enviando contraseñas sin encriptar a través de Internet. Lo arreglaremos añadiendo cifrado SSL a Mosquitto.

Para hacerlo seguir estos tutoriales:

Manejar GPIO Raspberry Pi

Blink Led

Antes de empezar recordar comprobar la posición de los pines porque en caso de error podemos dañar la Raspberry Pi ya que los GPIO no tienen ninguna protección.

  • Cuando conectes cables a los GPIO procura no equivocarte y fíjate bien.
  • Usa cables con recubrimiento del tipo Dupont Macho-hembra por ejemplo, y no acerques cables sin proteger a tus GPIO (Y mucho menos un destornillador) porque puedes hacer un corto con facilidad.

  • Una vez que conectes un cable hembra protegido, vuelve a mirar y asegúrate de que lo has conectado al pin que querías y no al de al lado.
  • Especial cuidado con los pines que uses para sacar 3V o 5V de tu Raspi. No dejes el otro extremo al aire: Asegúrate de conectarlo a algún sitio.
  • NO CONECTES NADA DE 5V si no estás seguro. Tu Raspberry funciona a 3.3V y meterle 5V en un pin puede suponer quemar el procesador central.

Instalar las librerías para el uso de los pines GPIO desde Python, asegurandonos de tener actualizado Raspbian:

  • sudo apt-get update
  • sudo apt-get upgrade
  • sudo apt-get install python-dev
  • sudo apt-get install pyton-rpi.gpio

Tened en cuenta que en esta ocasión vamos a alimentar el LED con 3.3V (Que es lo que proporciona un pin de la Raspi) y que la intensidad que obtendremos será: 3.3 / 1K Ω = 3 mA, que no es mucho para iluminar un LED pero suficiente.

Esquema de GPIO:

Conectamos GND al pin 6 de la Raspberry y vamos a usar el pin 12 (GPIO 18) como control del encendido mediante una resistencia intermedia. El esquema de conexión es:

Abrir el IDLE de Python 3 para empezar nuestro programa:

Y copiar código:

 
import RPi.GPIO as gpio

import time

gpio.setmode(gpio.BOARD)
gpio.setup(12, gpio.OUT)

for  x in range ( 0, 10):

   gpio.output(12, True)
   time.sleep(0.5)

   gpio.output(12, False)
   time.sleep(0.5)

print "Ejecución finalizada"

Guardar el fichero con el nombre blink.py en /home/pi y ejecutarlo pulsando F5

Más información: